JP5075583B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は液晶表示装置に係り、いわゆる半透過型と称され、画素に反射領域を有する液晶表示装置に関する。
いわゆる半透過型の液晶表示装置は、その各画素の領域に透過領域と反射領域を有して構成されている。
透過領域において、バックライトから各画素の液晶内を通過させた透過光を観察者に照射させるように構成され、反射領域において、太陽光等の外光から各画素の液晶内を通過させた反射光を観察者に照射させるように構成されている。
このようにすることによって、たとえば、屋外においてバックライトを消灯させて表示画像を認識でき、消費電力の低減が図れる液晶表示装置を得ることのできる効果を奏するようになる。
そして、このような構成からなる液晶表示装置は、その画素の反射領域に液晶に電界を発生せしめる一対の電極のうち一方の電極を兼用させた金属からなる反射板を配置させて構成されている。
また、反射領域における反射光は散乱させて観察者に照射させることが表示品質の向上につながることから、前記反射板はこの反射板を形成する絶縁膜の表面に凹凸面を形成しておき、該凹凸面を被って形成する前記反射板の表面に前記凹凸面を浮上させて顕在化させた構成したものが知られている。
このような構成からなる液晶表示装置は、たとえば、下記特許文献1に開示がなされている。
また、下記特許文献1に開示された液晶表示装置は、その画素の反射領域において、前記反射板と該反射膜の上面に形成された容量絶縁膜を介し該容量絶縁膜の上面の前記反射板と対になる他方の電極との間に保持容量を形成する構成となっている。
特開2007−121587号公報
しかし、上述の液晶表示装置において、前記構成からなる保持容量では充分な容量を確保できずコントラストが低下していることが指摘されるに至っている。
このため、該保持容量の容量を向上させるため、前記容量絶縁膜の厚さを薄く形成したり、あるいは、画素の領域の一部に別個の保持容量を形成する試みがなされている。
この場合、前者にあっては、前記容量絶縁膜の表面の平坦化を確保することが困難となり、また、後者にあっては、画素の開口率の低減を免れないという不都合を許容せざるを得なくなる。
また、既存の保持容量に対して別個の保持容量を形成する場合、それに応じて製造工数の増大がともなう不都合を有する。
本発明の目的は、絶縁膜の平坦化が損なわれずに大きな保持容量を備える液晶表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、画素の開口率の低減を損なうことなく大きな保持容量を備える液晶表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、製造工数の低減を図った液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
(1)本発明による液晶表示装置は、たとえば、基板上に薄膜トランジスタを被って保護膜が形成された画素領域内に透過領域と反射領域を有し、
前記反射領域において、前記保護膜の表面に凹凸面が形成され、この凹凸面が形成された前記保護膜の表面に、透明導電膜からなり前記保護膜に形成された第1スルーホールを通して前記薄膜トランジスタのソース電極と電気的に接続される容量電極と、第1容量絶縁膜と、前記保護膜に形成された前記凹凸面が前記容量電極および前記第1容量絶縁膜を介して浮上して顕在化された反射板が対向電極を兼用して形成され、
前記透過領域において、前記保護膜の表面に、透明導電膜からなる対向電極が形成され、
前記反射領域および前記透過領域を被って形成された第2容量絶縁膜と、
前記第2容量絶縁膜の上面に該第2容量絶縁膜に形成された第2スルーホールを通して前記薄膜トランジスタのソース電極と電気的に接続された透明導電膜からなる画素電極を前記反射領域および前記透過領域に備えることを特徴とする。
(2)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(1)の構成を前提とし、前記反射領域に形成された前記反射板と透過領域に形成された前記対向電極が電気的に接続されていることを特徴とする。
(3)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(1)の構成を前提とし、反射領域に形成された前記反射板は面状電極をなし、前記第2容量絶縁膜を介して前記反射領域に形成される前記画素電極は、複数の並設された線状電極をなすことを特徴とする。
(4)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(1)の構成を前提とし、 透過領域に形成された前記対向電極は面状電極をなし、前記第2容量絶縁膜を介して前記透過領域に形成される前記画素電極は、複数の並設された線状電極をなすことを特徴とする。
(5)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(1)の構成を前提とし、前記保護膜に形成された第1スルーホールと前記第2容量絶縁膜に形成された第2スルーホールは同軸に形成されていることを特徴とする。
(6)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(1)の構成を前提とし、 複数の画素が配置された画像表示領域の周辺の少なくとも一部に対向電圧共通信号線が配置され、前記反射板は前記薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されるドレイン信号線を跨いで隣接する画素の反射板と共通接続され、この共通接続された前記反射板は前記対向電圧共通信号線に電気的に接続されていることを特徴とする。
(7)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(1)の構成を前提とし、 複数の画素が配置された画像表示領域の周辺の少なくとも一部に周辺に対向電圧共通信号線が配置され、前記対向電極は前記薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されるドレイン信号線を跨いで隣接する画素の対向電極と共通接続され、この共通接続された前記対向電極は前記対向電圧共通信号線に電気的に接続されていることを特徴とする。
(8)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(1)の構成を前提とし、前記基板は、ガラス、石英ガラス、プラスチックのうちいずれかで構成されていることを特徴とする。
(9)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(1)の構成を前提とし、前記薄膜トランジスタは、ボトムゲート型、あるいはトップゲート型のいずれかで構成されていることを特徴とする。
(10)本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される第1基板と第2基板を備え、
前記第2基板の液晶側の面に対向電極が形成され、
前記第1基板の液晶側の面上に薄膜トランジスタを被って保護膜が形成された画素領域内に透過領域と反射領域を有し、
前記反射領域において、前記保護膜の表面に凹凸面が形成され、この凹凸面が形成された前記保護膜の表面に、透明導電膜からなり前記対向電極と同電位に保持される容量電極と、第1容量絶縁膜と、前記保護膜に形成された前記凹凸面が前記容量電極および前記第1容量絶縁膜を介して浮上して顕在化され、かつ、前記保護膜に形成されたスルーホールを通して前記薄膜トランジスタのソース電極と電気的に接続された反射板が形成され、
前記透過領域において、前記保護膜の表面に、前記スルーホールを通して前記薄膜トランジスタのソース電極と電気的に接続された透明導電膜からなる画素電極が形成されていることを特徴する。
(11)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(10)の構成を前提とし、前記反射領域において、前記反射板を被って形成される第2容量絶縁膜を備えることを特徴とする。
(12)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(10)の構成を前提とし、複数の画素が配置された画像表示領域の周辺の少なくとも一部に対向電圧共通信号線が配置され、前記容量電極は前記薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されるドレイン信号線を跨いで隣接する画素の容量電極と共通接続され、この共通接続された前記容量電極は前記対向電圧共通信号線に電気的に接続されていることを特徴とする。
(13)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(10)の構成を前提とし、前記基板は、ガラス、石英ガラス、プラスチックのうちいずれかで構成されていることを特徴とする。
(14)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(10)の構成を前提とし、前記薄膜トランジスタは、ボトムゲート型、あるいはトップゲート型のいずれかで構成されていることを特徴とする。
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
このように構成した液晶表示装置は、絶縁膜の平坦化が損なわれずに大きな保持容量を備えたものを得ることができる。
また、画素の開口率の低減を損なうことなく大きな保持容量を備えたものを得ることができる。
さらに、前記液晶表示装置の製造方法によれば、製造工数の低減を図ったものが得られる。
以下、本発明による液晶表示装置の実施例を図面を用いて説明する。
〈実施例1〉
(全体の等価回路)
図2は、本発明による液晶表示装置であって、いわゆるIPS(In Plane Switching)方式と称される液晶表示装置の等価回路図である。図2は、液晶を介して対向配置される一対の基板のうち一方の基板(符号SUB1で示す)の液晶側の面に形成される等価回路図を示している。図2は等価回路図であるが、実際の幾何学的配置に対応させて描いた図となっている。
図2において、まず、図中x方向に伸張されて形成されるゲート信号線GLが図中y方向に並設されて形成されている。これら各ゲート信号線GLは図中左端側においてゲートドライバGDVに接続されている。各ゲート信号線GLには、前記ゲートドライバGDVによって、走査信号が、たとえば上段のゲート信号線GLから下段のゲート信号線GLへ、さらには上段のゲート信号線GLに戻って、順次繰り替えされて供給されるようになっている。
また、図中y方向に伸張されて形成されるドレイン信号線DLが図中x方向に並設されて形成されている。これら各ドレイン信号線DLが図中上端側においてドレインドライバDDVに接続されている。各ドレイン信号線DLには、前記ドレインドライバDDVによって、映像信号が、前記ゲートドライバGDVからの各走査信号の供給のタイミングに合わせて、各ドレイン信号線DLに供給されるようになっている。
一対の隣接するゲート信号線GLと一対の隣接するドレイン信号線DLで囲まれる矩形状の領域は画素が形成される領域(画素領域:図中点線枠A内)となっており、これらの画素領域の集合体で画像表示領域ARを構成するようになっている。
そして、画素の構成の後述の説明でも明らかとなるように、各画素領域には領域的に区分された透過領域TRと反射領域RRを有するようになっている。
画素領域には、この画素領域に隣接する一方のゲート信号線GLからの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタTFTと、このオンされた薄膜トランジスタTFTを介して当該画素領域に隣接する一方のドレイン信号線DLからの映像信号が供給される画素電極PXと、この画素電極PXに供給される前記映像信号(電圧)に対して基準となる信号(電圧)が供給される対向電極CTが備えられている。
前記画素電極PXは透過領域TRと反射領域RRのいずれにおいても形成されており、ここでは、透過領域TRに形成される画素電極PXにおいてその符号をPX(t)に換えて示し、反射領域に形成される画素電極PXにおいてその符号をPX(r)に換えて示すことによって、これら画素電極PXを区別するようにしている。
なお、この実施例では、前記画素電極PX(t)、PX(r)と電気的に接続され後述の保持容量C3の一方の容量電極CTMを反射領域RRに備える構成となっている。
この保持容量C3の他方の容量電極は反射領域RRにおける対向電極CT(r)となっている。
これら画素電極PX(t)、PX(r)は、画素内で互いに電気的に接続され、画素の駆動の際においていずれも同電位となるようになっている。
また、前記対向電極CTも透過領域TRと反射領域RRのいずれにおいても形成されており、ここでは、透過領域TRに形成される対向電極CTにおいてその符号をCT(t)に換えて示し、反射領域RRに形成される対向電極CTにおいてその符号をCT(r)に換えて示すことによって、これら対向電極CTを区別するようにしている。
なお、反射領域RRにおける対向電極CT(r)は反射板として機能するようになっており、後述する保持容量C3の他方の容量電極として機能するようになっていることは上述したとおりである。
これら対向電極CT(t)、CT(r)は、画素内で互いに電気的に接続され、画素の表示の際においていずれも同電位となるようになっている。
また、これら対向電極CT(t)、CT(r)は、たとえばドレインドライバDDVに接続されたとえば画像表示領域ARの図中左側辺に配置される対向電圧共通信号線CCL、および該対向電圧共通信号線CCLと接続されたとえばゲート信号線GLと平行に配置されている対向電圧信号線CLを介して基準信号が供給されるようになっている。
また、透過領域TRにおける画素電極PX(t)と対向電極CT(t)の間には保持容量C1と液晶容量C(L1)が形成され、反射領域RRにおける画素電極PX(r)と対向電極CT(r)の間には保持容量C2と液晶容量C(L2)および保持容量C3が形成されるようになっている。
ちなみに、図6は、従来の液晶表示装置の全体の等価回路図で、図2に対応させて描いた図となっている。また、同符号で示す部材は同一の機能を有する部材となっている。
図2と図6を比較することによって明らかとなるように、図2では、反射領域RRにおいて、保持容量C3が備えられ、これにともなって、その一方の容量電極が画素電極PX(t)、PX(r)と接続されて設けられ、他方の容量電極が反射板を兼ねる対向電極CT(r)としているのに対し、図6では前記保持容量C3が設けられていない構成となっている。
また、図6に示す従来の液晶表示装置の画素において、その透過領域TRおよび反射領域RRにおける対向電極CTは透明導電層で共通に形成され、反射領域RRにおいて必要とされる反射板RSは前記対向電極CTと直接に重ねて形成されている。
(画素の構成)
図3は図2の点線枠A内の画素の構成の一実施例を示す平面図である。図3では対向電圧共通信号線CCLが示され、この対向電圧共通信号線CCLと当該画素の対向電極CT(t)、CT(r)との接続形態も示されている。また、図3のC−C'線における断面図を図1に、図3のD−D'線における断面図を図4に示している。
図3において、基板SUB1(図1、図4参照)があり、この基板SUB1の液晶側の表面において図中x方向に伸張するゲート信号線GLが図中y方向に並設されて形成されている。
一対の隣接するゲート信号線GLは後述の一対の隣接するドレイン信号線DLとともに画素領域を画するようになっている。
ここで、該画素領域は領域的に区分された透過領域TRと反射領域RRから構成され、この実施例では、たとえば、ゲート信号線GLと平行な線によって二分される各領域のうち、図中下側を反射領域RRとし、上側を透過領域TRとしている。
前記ゲート信号線GLのうち前記反射領域RRに隣接する側のゲート信号線GLはその一部において反射領域RR側に突出する延在部を有し、この延在部は後述の薄膜トランジスタTFTのゲート電極GTを構成するようになっている。
そして、基板SUB1の表面には前記ゲート信号線GL(ゲート電極GT)をも被って絶縁膜GI(図1、図4参照)が形成されている。この絶縁膜GIは前記薄膜トランジスタTFTの形成領域において該薄膜トランジスタTFTのゲート絶縁膜として機能するようになっている。
前記絶縁膜GIの表面には、前記ゲート電極GTを跨ぐようにして島状の半導体層ASが形成されている。この半導体層ASは前記薄膜トランジスタTFTの半導体層として機能し、この半導体層ASの上面に互いに対向させて配置されるドレイン電極DT、およびソース電極STを形成することによって、いわゆる逆スタガ構造(ボトムゲート型)のMIS型トランジスタが構成される。
なお、MIS型トランジスタは、そのバイアスの印加の状態によってドレイン電極DTとソース電極STが入れ替わるようになっているが、この明細書では、便宜上、後述のドレイン信号線DLと接続される側の電極をドレイン電極DTと、後述の画素電極PXと接続される側の電極をソース電極STとする。
前記絶縁膜GIの上面には、図中y方向に伸張するドレイン信号線DLが図中x方向に並設されて形成されている。
該ドレイン信号線DLはその一部において前記半導体層ASの上面にまで至って形成される突出部を有し、この突出部は前記薄膜トランジスタTFTのドレイン電極DTを構成するようになっている。
また、薄膜トランジスタTFTのソース電極STは、たとえば、前記ドレイン信号線DLの形成の際に同時に形成され、前記半導体層ASの上面から該半導体層ASが形成されていない画素領域に至り、該画素領域のほぼ中央部に端部を有するように延在されている。
ソース電極STの前記端部は、後述の画素電極PXと電気的な接続がなされるパッド部PDを構成し、比較的大きな面積で形成されている。
また、画像表示領域ARの左側辺において、図中y方向に伸張する対向電圧共通信号線CCLが形成されている。この対向電圧信号線CCLはたとえば前記ドレイン信号線DL(ドレイン電極DT)、およびソース電極ST(パッド部PD)の形成の際に同時に形成されるようになっている。
基板SUB1の上面には、上述のように構成された薄膜トランジスタTFT、対向電圧共通信号線CCLをも被ってたとえばシリコン窒化膜からなる無機材料の第1絶縁膜IN1(図1、図4参照)およびたとえばアクリル膜からなる有機材料の第2絶縁膜IN2(図1、図4参照)が積層されて形成されている。
この場合、第2絶縁膜IN2は、塗布方法で形成され、透過領域TRにおいて平坦化された表面を有している。
第1絶縁間膜IN1および第2絶縁膜IN2の積層膜は、たとえば、薄膜トランジスタTFTを液晶との直接の接触を回避させ該薄膜トランジスタTFTの特性劣化を防止する保護膜として機能するようになっている。
ここで、前記第2絶縁膜IN2は、その反射領域RRの表面において、多数の散在された凹面(凸面)が形成されている。この凹凸面は、前記反射領域RRに後述する反射板RSを形成する場合において該凹凸面を該反射板RSの表面に浮上させて顕在化させるために設けられるようになっている。
該反射板RSに凹凸面を形成することによって該反射板RSによる反射光に散乱を生じさせるためである。
また、前記第2絶縁膜IN2と前記第1絶縁膜IN1には、同軸のコンタクトホールTH1が形成され、このコンタクトホールTH1によって、前記パッド部PDの中央部が露出されるようになっている。該コンタクトホールTH1を通して後述の画素電極PXと前記薄膜トランジスタTFTのソース電極STと電気的接続を図るためである。
さらに、前記対向電圧共通信号線CCLに重畳する部分において、透過領域TR側の部分に該対向電圧共通信号線CCLの一部を露出させるコンタクトホールTH2、反射領域RR側の部分に該対向電圧共通信号線CCLの一部を露出させるコンタクトホールTH3が形成されている。
透過領域TRの対向電極CT(t)を前記コンタクトホールTH2を通して前記対向電圧共通信号線CCLに接続させ、反射領域RRの対向電極CT(r)を前記コンタクトホールTH3を通して前記対向電圧共通信号線CCLに接続させるためである。
これらコンタクトホールTH2、コンタクトホールTH3はたとえば前記コンタクトホールTH1の形成の際に同時に形成されるようになっている。
前記第2絶縁膜IN2の表面には前記コンタクトホールTH1、TH2、TH3をも被ってたとえばITO(Indium Tin Oxide)からなる透明導電膜が形成されている。
この透明導電膜は、透過領域TRに形成される部分と反射領域RRに形成される部分が物理的に分離され、透過領域TRに形成された透明導電膜と反射領域RRに形成された透明導電膜は、それぞれ電気的に異なる機能を有するようになっている。
すなわち、反射領域RRに形成された透明導電膜は、前記コンタクトホールTH1を通して前記パッド部PDと電気的に接続されているとともに、当該反射領域RRにおいてのみ島状に形成され、前記保持容量C3の一方の電極CTMを構成するようになっている。
なお、この保持容量CTMの一方の電極を構成する透明導電膜は、第2絶縁膜IN2の凹凸面が形成された表面を被って形成され、このため、該透明導電膜の表面には前記凹凸面が浮上して顕在化されている。
一方、透過領域TRに形成された前期透明導電膜は、前記パッド部PDと接続されることなく形成され、該透明領域TRにおける対向電極CTとして機能するようになっている。
そして、この対向電極CTは前記ドレイン信号線DLを跨いで図中x方向に隣接する他の画素の透過領域TRにおける対向電極CTと接続されて形成されている。
このことから、図中x方向に隣接する他の画素の対応する各対向電極CTは当該画素において対向電極としての機能を有するとともに、図2に示した対向電圧信号線CLとしての機能をも有するようになっている。
このように構成された透明導電膜は、上述のように対向電圧信号線CLとしての機能を有することから、たとえば、その左端側の前記スルーホールTH2の部分において、対向電圧共通信号線CCLに電気的に接続されるようになっている。
なお、反射領域RR側の前記スルーホールTH3には該スルーホールTH3とその周辺にのみ前記透明導電膜が残存されて形成され、この透明導電膜によって第1接続体JL1が形成されている。後に説明で明らかとなるが、前記第1接続体JL1は反射領域RRの対向電極CT(r)と前記対向電圧共通信号線CCLとの接続を図る際の一構成要素となるものである。
反射領域RRにおいて、前記保持容量C3の一方の容量電極CTMとして形成された透明導電膜の上方には第1容量絶縁膜CIN1(図1参照)が島状に形成されている。
この第1容量絶縁膜CIN1は、たとえばシリコン窒化膜からなり、前記容量電極CTMの凹凸面が形成された表面を被って形成されるため、該第1容量絶縁膜CIN1の表面には前記凹凸面が浮上して顕在化されている。
また、前記第1容量絶縁膜CIN1の上面にはこの第1容量絶縁膜CIN1をも被って反射板RSが形成されている。この反射板RSは、たとえばアルミニゥムからなり、前記第1容量絶縁膜CIN1の凹凸面が形成された表面を被って形成されるため、該反射膜RSの表面には前記凹凸面が浮上して顕在化されている。
この反射板RSは前記ドレイン信号線DLを跨いで図中x方向に隣接する他の画素の反射領域RRにおける反射板RSと接続されて形成されている。
この反射板RSは、反射領域において対向電極CT(r)として機能するとともに、前記第1容量絶縁膜CIN1を誘電体膜とする前記保持容量C3の他方の容量電極を構成し、映像信号に対して基準となる電圧が印加されるようになっている。
このため、図中x方向に並設される各画素において共通に接続された前記反射板RS(対向電極CT(r))は、その左端側において、その下層に存在する前記第1容量絶縁膜CIN1とともに、前記対向電圧共通信号線CCLの形成箇所の近傍にまで延在されて形成されている。後述するように、該対向電極CT(r)を前記対向電圧共通信号線CCLに電気的に接続させるためである。
そして、基板SUB1の上面には、前記反射板RS等をも被って第2容量絶縁膜CIN2(図1、図4参照)が形成されている。この第2容量絶縁膜CIN2はたとえばアクリル膜からなる有機絶縁膜で形成され、その表面が平坦化されて形成されている。
また、このように形成された第2容量絶縁膜CIN2は前記パッド部PDの中央部を露出させるためのコンタクトホールTH4が形成されている。このため、第2容量絶縁膜CIN2の前記コンタクトホールTH4は前記第1絶縁膜IN1および第2絶縁膜IN2の積層膜に形成したコンタクトホールTH1とほぼ同軸に形成されるようになっている。
さらに、前記第2容量絶縁膜CIN2には、前記第1絶縁膜IN1および第2絶縁膜IN2の積層膜に形成したコンタクトホールTH3を露出させるためのコンタクトホールTH5、および前記対向電圧信号線CCLの近傍に延在されて形成されている前記反射板RS(対向電極CT(r))の一部を露出させるコンタクトホールTH6(図4参照)が形成されている。該コンタクトホールTH5は、反射領域RRにおける対向電極CT(r)を前記対向電圧共通信号線CCLに電気的に接続させるために形成されている。
前記第2容量絶縁膜CIN2の表面には前記コンタクトホールTH4、TH5、TH6をも被ってたとえばITO(Indium Tin Oxide)からなる透明導電膜が形成されている。
この透明導電膜は、反射領域RRおよび透過領域TRのそれぞれにおいて、前記コンタクトホールTH1,TH4を通して前記薄膜トランジスタTFTのソース電極ST(パッド部PD)と電気的に接続された画素電極PXとして機能するようになっている。
すなわち、透過領域TRにおいて画素電極PX(t)、反射領域RRにおいて画素電極PX(r)が形成されている。前記画素電極PX(t)、PX(r)は、それぞれ、たとえば図中y方向に伸張し図中x方向に並設される線状の電極の電極群を構成し、反射領域RRと透過領域TRの境界部に前記コンタクトホールTH4、TH1を通して前記パッド部PDと接続されて形成された導体層CNDに接続されたパターンで構成されている。
この場合、前記画素電極PX(t)は、対向電極CT(t)に重畳して形成され、それらの間に介在される第2容量絶縁膜CIN2を誘電体膜とする保持容量C1が形成され、前記画素電極PX(r)は、対向電極CT(r)に重畳した形成され、それらの間に介在される第2容量絶縁膜CIN2を誘電体膜とする保持容量C2が形成されるようになっている。
なお、前記第2容量絶縁膜CIN2の上面に形成される透明導電膜は、反射領域RR側であって対向電圧信号線CCLの近傍において、前記スルーホールTH5、およびスルーホールTH6をも被って第2接続体JL2を構成するようになっている。
これにより、反射領域RRにおける対向電極CT(r)は、前記第2接続体JL2、第1接続体JL1を介して対向電圧信号線CCLと電気的に接続されるようになっている。
ちなみに、図7は、従来の液晶表示装置の画素の一例を示す構成図で、(a)は平面図、(b)は(a)のC−C'線における断面図、(c)は(a)のD−D'線における断面図を示している。
図7(a)は図3に、図7(b)は図1に、図7(c)は図4に対応した図となっており、同符号で示す部材は同一の機能を有する部材となっている。
従来の液晶表示装置の画素の構成と比較することによって明らかとなるように、本実施例による画素では、その反射領域において、第1容量絶縁膜CIN1が新たに設けられている。
この第1容量絶縁膜CIN1は、透過領域TRの対向電極CT(t)と同時に形成し該対向電極CT(t)と物理的、電気的に切り離した透明導電膜であって、前記薄膜トランジスタTFTのソース電極ST(パッド部PD)と電気的に接続して構成した容量電極CTMの上面に形成されている。
そして、前記第1容量絶縁膜CIN1の上面には反射板RSを兼ねる対向電極CT(r)が形成され、この対向電極CT(r)は前記容量電極CTMと対となる他の容量電極として機能させ、これにより、前記第1容量絶縁膜CIN1を誘電体膜とする保持容量C3を構成している。
このため、本実施例による画素の構成によれば、画素の占有面積を増大させることなく新たな保持容量C3を形成でき、これにともなって、保持容量の増大を図ることができるようになる。
また、前記容量電極CTM、前記第1容量絶縁膜CIN1、他の容量電極を構成する対向電極CT(r)の順次積層体で構成される保持容量C3は、対向電極CT(r)に形成した凹凸面が、第1容量絶縁膜CIN1、および容量電極CTMにそのまま浮上して顕在化された構造となっている。
このため、前記保持容量C3は、平面的に投影された面積よりも、実際には大きな面積を有しており、これにより、保持容量C3の容量値を大きくできる。
(製造方法)
図5(a)〜(e)は本発明による液晶表示装置の製造方法の一実施例を示した工程図であり、図1に示す断面に相当する箇所の工程を示している。
以下、工程順に説明する。
工程1.(図5(a))
基板SUB1を用意し、この基板SUB1の液晶側の面にゲート信号線GLを形成し、さらに該ゲート信号線GLをも被って絶縁膜GIを形成する。図5(a)では、前記ゲート信号線GLと一体に形成されるゲート電極GTが示されている。
そして、前記絶縁膜GIの上面に前記ゲート電極GTを跨ぐようにして島状の半導体層ASを形成する。この半導体層ASはたとえばアモルファスSiからなっているが、これに限定されることはなく、たとえばポリSiであってもよい。
さらに、ドレイン信号線DLとこのドレイン信号線DLと一体のドレイン電極DT、およびソース電極STとこのソース電極STと一体のパッド部PDを形成する。
工程2.(図5(b))
基板SUB1の上面にたとえばシリコン窒化膜によって第1絶縁膜IN1を形成し、さらに、たとえばアクリル膜によって第2絶縁膜IN2を形成する。
そして、第2絶縁膜IN2の反射領域RRの表面にたとえばハーフトーンマスクを用いたフォトリソグラフィ技術による選択エッチング法によって凸部(凹部)を散在させた凹凸面DPを形成する。
さらに、第2絶縁膜IN2および第1絶縁膜IN1を貫通する同軸のスルーホールTH1を形成して、パッド部PDの中央部を露出させる。この場合、同時に、図4に示すスルーホールTH2、TH3も形成する。
第2絶縁膜IN2の上面に、前記凹凸面DP、スルーホールTH1、TH2、TH3をも被ってたとえばITO(Indium Tin Oxide)からなる透明導電膜を形成する。
そして、該透明導電膜を所定のパターンで形成することにより、反射領域RRにおいて前記スルーホールTH1を通して前記パッド部PDに接続された保持容量C3の一方の容量電極CTMを構成し、透光領域TRにおいて対向電極CT(t)を構成する。
この場合、前記透明導電膜の所定のパターンの形成の際に、図4に示すように、スルーホールTH3を被い対向電圧共通信号線と電気的に接続される第1接続体JL1を形成するようにする。さらに、前記対向電極CT(t)は、図4に示すように、スルーホールTH2を通して対向電圧共通信号線CCLと電気的に接続されるようにする。
工程3.(図5(c))
基板SUB1の上面に、前記透明導電膜をも被って、たとえばシリコン窒化膜からなる第1容量絶縁膜CIN1、およびアルミニゥム膜を順次形成し、これらアルミニゥム膜および第1容量絶縁膜CIN1をフォトリソグラフィ技術による選択エッチングによって同時にパターニングする。
このため、この製造方法においては、前記第1容量絶縁膜を別個にパターニングする必要がなく、製造工数の低減を図ることができる。
前記第1容量絶縁膜CINは保持容量C3の誘電体膜として構成され、前記アルミニュウム膜は、反射領域RRにおける対向電極CT(r)として構成され、この対向電極CT(r)は反射板RSおよび前記保持容量C3の他方の容量電極としても構成されるようになる。
なお、前記対向電極CT(r)は、その表面において、前記第2絶縁膜IN2の表面に形成した凹凸面DPが前記第1容量絶縁膜CIN1を介し浮上して顕在化されている。
工程4.(図5(d))
基板SUB1の上面に、前記対向電極CT(t)、CT(r)をも被ってたとえばアクリル膜からなる第2容量絶縁膜CIN2を形成する。
そして、この第2容量絶縁膜CIN2に前記パッド部PDの中央部を露出させるためのスルーホールTH2を形成する。これにより、該スルーホールTNH2は前記第1絶縁膜IN1および第2絶縁膜IN2の積層体に形成したスルーホールTH1とほぼ同軸に形成される。この際、図4に示すスルーホールTH5を同時に形成する。
第2容量絶縁膜CIN2の上面に前記スルーホールTH4をも被ってたとえばITO(Indium Tin Oxide)からなる透明導電膜を形成し、この透明導電膜をパターン化することにより、反射領域RRにおける画素電極PX(r)、透過領域TRにおける画素電極PX(t)を形成する。
これら画素電極PX(r)、PX(t)はいずれも前記スルーホールTH4、TH1を通して前記薄膜トランジスタTFTのソース電極ST(パッド部PD)と電気的に接続されて形成される。
この際、図4に示す第2接続体JL2を同時に形成し、これにより、反射領域RRにおける対向電極CT(r)を前記第2接続体JL2、第1接続体JL1を介して対向電圧共通信号線CCLに接続させるようにする。
工程5.(図5(e))
基板SUB1の上面には、前記画素電極PX(t)、PX(r)をも被って、配向膜ORI1を形成する。この配向膜ORI1は液晶LCと直接に接触する膜となり、該液晶LCの分子の初期配向方向を設定するようになっている。
そして、基板SUB1の液晶とは反対側の面に偏光板POL1を配置させる。該偏光板POL1は前記液晶LCの電界による挙動を可視化させるために設けられるものである。
なお、図5(e)には、上述した工程で形成してきた基板SUB1と液晶LCを介して対向配置させる基板SUB2をも示している。
該基板SUB2は、その液晶側の面にカラーフィルタFILが形成され、さらに、該カラーフィルタFIJLをも被って配向膜ORI2が形成されている。前記配向膜ORI1と同様の機能を有する。
また、基板SUB2の液晶とは反対側の面に偏光板POL2が配置されている。前記偏光板POL1と同様に機能を有する。
〈実施例2〉
(全体の等価回路)
図8は、TN(Twisted Nematic)型あるいはVA(Vertical Alignment)型と称される液晶表示装置の等価回路図であり、図2と対応させて描いている。図8において、図2に示す符号と同じ符号の部材は同一の機能を有するものとなっている。
TN型あるいはVA型と称される液晶表示装置は基板SUB1と液晶を介して対向配置される基板SUB2の液晶側の面に対向電極CTを備えた構成となっており、図8では、基板SUB1の側に形成される回路の他に前記対向電極CTをも併せ描いている。
図8において、図2の場合と比較して異なる構成は、まず、薄膜トランジスタTFTのソース電極STと接続される画素電極PXは、透過領域TRに形成される画素電極PX(t)において透明導電膜で形成され、反射領域RRに形成される画素電極PX(r)において反射板RSで形成されている。
また、前記画素電極PXとの間で電界を発生させる対向電極CTは、基板SUB1と液晶LCを介して対向配置される他の基板SUB2の該液晶LC側の面に形成されている。
この対向電極CTは、基板SUB1と基板SUB2の間に介在される導体層(図示せず)を介して対向電圧共通信号線CCLと電気的に接続されるようになっており、該対向電圧共通信号線CCLを介して対向電圧信号が供給されるようになっている。
前記画素電極PX(t)と対向電極CTとの間には液晶容量C(L1)が形成され、前記画素電極PX(r)と対向電極CTとの間には液晶容量C(L2)が形成されるようになっている。
さらに、基板SUB1側の画素の反射領域RRにおいて、前記対向電圧共通信号線CCLと電気的に接続された容量電極CTMが形成され、この容量電極CTMは反射領域RRの画素電極PX(r)との間に保持容量Cを形成するようになっている。
(画素の構成)
図9は図8の点線枠B内の画素の構成の一実施例を示す平面図である。図3では対向電圧共通信号線CCLが示され、この対向電圧共通信号線CCLと当該画素の容量電極CTMとの接続形態も示されている。また、図9のE−E'線における断面図を図10に示している。
図9は図3と対応させて描いており、図10は図1と対応させて描いている。図9、図10において、図3、図1と同符号のものは同一の機能を有するようになっている。
図9、図10において、基板SUB1の上面に薄膜トランジスタTFTを被って第1絶縁膜IN1、第2絶縁膜IN2が形成され、該第2絶縁膜IN2の反射領域RRの表面に凹凸面DPが形成され、また、この第1絶縁膜IN1、第2絶縁膜IN2の積層体にパッド部PDの中央部を露出させるスルーホールTH1が形成された構成は、図3、図1の場合と同様となっている。
このため、薄膜トランジスタTFTのドレイン電極と一体に形成されるドレイン信号線DL、該ドレイン信号線DLの形成の際に同時に形成される対向電圧信号線CCLも第1絶縁膜IN1、第2絶縁膜IN2の積層体の下に形成され、図3、図1の場合と同様となっている。
そして、前記第2絶縁膜IN2の上面には、たとえばITO(Indium Tin Oxide)からなる透明導電膜が形成され、この透明導電膜は、透過領域TRにおいて画素電極PX(t)を構成し、反射領域RRにおいて容量電極CTMを構成するようになっている。前記画素電極PX(t)は前記スルーホールTHを通して前記パッド部PDに電気的に接続され、前記容量電極CTMとは物理的に分離されて電気的絶縁がなされている。
前記容量電極CTMは、ドレイン信号線DLを股いで図中x方向に隣接する画素の当該容量電極CTMと共通に形成され、その図中左端側は、第1絶縁膜IN1、第2絶縁膜IN2の積層体に形成されたスルーホールTH3を通して前記対向電圧信号線CCLと電気的接続がなされている。該スルーホールTH3はたとえば前記スルーホールTH1の形成の際に同時に形成されるようになっている。
なお、前記容量電極CTMは、その表面において、前記第2絶縁膜IN2の表面に形成した凹凸面DPが浮上して顕在化されている。
前記容量電極CTMの上面には、少なくとも後述の反射板RSが重ねて形成される領域においてたとえばシリコン窒化膜からなる第1容量絶縁膜CIN1(図10参照)が形成されている。この第1容量絶縁膜CIN1は前記保持容量Cの誘電体膜として機能するようになっている。この第1容量絶縁膜CIN1は、その表面において、前記第2絶縁膜IN2の表面に形成した凹凸面DPが前記容量電極CTMを介し浮上して顕在化されている。
そして、反射領域RRには、たとえばアルミニゥムからなる反射板RSが形成されている。この反射板RSは前記スルーホールTH1を被って形成され、これにより、薄膜トランジスタTFTのソース電極STと電気的に接続され、反射領域RRにおける画素電極PX(r)として機能するようになっている。
また、前記反射板RSは、その表面において、前記第2絶縁膜IN2の表面に形成した凹凸面DPが前記容量電極CTMおよび前記第1容量絶縁膜CIN1を介し浮上して顕在化されている。これにより、該反射板RSに入射される光は散乱して反射されるようになる。
また、反射領域RRに、たとえばアクリル膜からなる第2容量絶縁膜CIN2が前記画素電極PX(r)(反射板RS)を被って形成されている。
この第2容量絶縁膜CIN2は、前記画素電極PX(r)と後述する基板SUB2の液晶側の面に形成される対向電極CTとの間に配置されることになり、液晶LCとともに前記画素電極PX(r)と対向電極CTとの間に保持容量C(L2)を形成するようになっている。
また、この第2容量絶縁膜CIN2は、反射領域RRの液晶LCの層厚を透過領域TRの液晶LCの層厚の約1/2とし、これにより、反射領域RRにおける液晶LC内の光の往復に要する光路長を、透過領域TRにおける液晶LC内の光の光路長とほぼ等しくさせる機能も備える。
そして、このように構成された基板SUB1の表面には配向膜ORI1が形成されている。この配向膜ORI1は液晶LCと直接に接触する膜で液晶LCの分子の初期配向方向を決定させるようになっている。
このように構成した液晶表示装置においても、画素の占有面積を増大させることなく新たな保持容量Cを形成でき、これにともなって、保持容量の増大を図ることができるようになる。
また、前記容量電極CTM、前記第1容量絶縁膜CIN1、他の容量電極を構成する画素電極PX(r)の順次積層体で構成される保持容量Cは、容量電極CTMに形成された凹凸面が、第1容量絶縁膜CIN1を介して、前記画素電極PX(r)にそのまま浮上して顕在化された構造となっている。
このため、前記保持容量Cは、平面的に投影された面積よりも、実際には大きな面積を有しており、これにより、保持容量Cの容量値を大きくできる。
なお、図10には、基板SUB1と液晶LCを介して対向配置させる基板SUB2をも示している。
該基板SUB2は、その液晶側の面にカラーフィルタFILが形成され、さらに、該カラーフィルタFILを被ってたとえばITOからなる対向電極CTが形成されている。この対向電極CTは画素表示領域ARの外方の基板SUB1と基板SUB2の間に介在される導電層を介して前記対向電圧共通信号線CCLに接続されていることは前述した通りである。
さらに、前記基板SUB2の液晶側の面には、前記対向電極CTをも被って配向膜ORI2が形成されている。また、基板SUB2の液晶とは反対側の面に偏光板POL2が配置されている。
(他の実施例)
上述した実施例では、いずれも基板SUB1、SUB2をガラスで構成したものである。しかし、これに限らず、たとえば石英ガラスあるいはプラスチック等の他の絶縁基板であってもよい。
基板に石英ガラスを用いた場合、プロセス温度を高くでき、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を緻密化できるため、該薄膜トランジスタの信頼性を向上させる効果を奏する。また、基板にブラックチックを用いた場合、軽量で、耐衝撃性に優れた液晶表示装置を得ることができる効果を奏する。
上述した実施例では、いわゆるボトムゲート型の薄膜トランジスタTFTを示したものであるが、これに限らず、トップゲート型の薄膜トランジスタTFTであってもよい。
また、薄膜トランジスタTFTの半導体層としてはアモルファスシリコンに限らず、ポリシリコン等であってもよい。
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。
本発明による液晶表示装置の一実施例を示す要部断面図で、図3のC−C'線における断面図である。 本発明による液晶表示装置の一実施例を示す等価回路図である。 本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す平面図である。 本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す断面図で、図3のD−D'線における断面図である。 本発明による液晶表示装置の製造方法の一実施例を示す工程図である。 従来の液晶表示装置の一例を示す等価回路図である。 従来の液晶表示装置の画素の一例を示す構成図である。 本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す等価回路図である。 本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。 図9のE−E'線における断面図である。
符号の説明
SUB1、SUB2……基板、GDV……ゲートドライバ、DDV……ドレインドライバ、GL……ゲート信号線、DL……ドレイン信号線、AR……画像表示領域、CL……対向電圧信号線、CCL……対向電圧共通信号線、TR……透過領域、RR……反射領域、TFT……薄膜トランジスタ、PX、PX(t)、PX(r)……画素電極、CT、CT(t)、CT(r)……対向電極、CTM……容量電極、GI……ゲート絶縁膜、IN1……第1絶縁膜、IN2……第2絶縁膜、CIN1……第1容量絶縁膜、CIN2……第2容量絶縁膜、TH1、TH2、TH3、TH4、TH5、TH6……スルーホール、ORI1、ORI2……配向膜、FIL……カラーフィルタ、POL1、POL2……偏光板。

Claims (14)

  1. 基板上に薄膜トランジスタを被って保護膜が形成された画素領域内に透過領域と反射領域を有し、
    前記反射領域において、前記保護膜の表面に凹凸面が形成され、この凹凸面が形成された前記保護膜の表面に、透明導電膜からなり前記保護膜に形成された第1スルーホールを通して前記薄膜トランジスタのソース電極と電気的に接続される容量電極と、第1容量絶縁膜と、前記保護膜に形成された前記凹凸面が前記容量電極および前記第1容量絶縁膜を介して浮上して顕在化された反射板が対向電極を兼用して形成され、
    前記透過領域において、前記保護膜の表面に、透明導電膜からなる対向電極が形成され、
    前記反射領域および前記透過領域を被って形成された第2容量絶縁膜と、
    前記第2容量絶縁膜の上面に該第2容量絶縁膜に形成された第2スルーホールを通して前記薄膜トランジスタのソース電極と電気的に接続された透明導電膜からなる画素電極を前記反射領域および前記透過領域に備えることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記反射領域に形成された前記反射板と透過領域に形成された前記対向電極が電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 反射領域に形成された前記反射板は面状電極をなし、前記第2容量絶縁膜を介して前記反射領域に形成される前記画素電極は、複数の並設された線状電極をなすことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  4. 透過領域に形成された前記対向電極は面状電極をなし、前記第2容量絶縁膜を介して前記透過領域に形成される前記画素電極は、複数の並設された線状電極をなすことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  5. 前記保護膜に形成された第1スルーホールと前記第2容量絶縁膜に形成された第2スルーホールは同軸に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  6. 複数の画素が配置された画像表示領域の周辺の少なくとも一部に対向電圧共通信号線が配置され、前記反射板は前記薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されるドレイン信号線を跨いで隣接する画素の反射板と共通接続され、この共通接続された前記反射板は前記対向電圧共通信号線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  7. 複数の画素が配置された画像表示領域の周辺の少なくとも一部に周辺に対向電圧共通信号線が配置され、前記対向電極は前記薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されるドレイン信号線を跨いで隣接する画素の対向電極と共通接続され、この共通接続された前記対向電極は前記対向電圧共通信号線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  8. 前記基板は、ガラス、石英ガラス、プラスチックのうちいずれかで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  9. 前記薄膜トランジスタは、ボトムゲート型、あるいはトップゲート型のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  10. 液晶を介して対向配置される第1基板と第2基板を備え、
    前記第2基板の液晶側の面に対向電極が形成され、
    前記第1基板の液晶側の面上に薄膜トランジスタを被って保護膜が形成された画素領域内に透過領域と反射領域を有し、
    前記反射領域において、前記保護膜の表面に凹凸面が形成され、この凹凸面が形成された前記保護膜の表面に、透明導電膜からなり前記対向電極と同電位に保持される容量電極と、第1容量絶縁膜と、前記保護膜に形成された前記凹凸面が前記容量電極および前記第1容量絶縁膜を介して浮上して顕在化され、かつ、前記保護膜に形成されたスルーホールを通して前記薄膜トランジスタのソース電極と電気的に接続された反射板が形成され、
    前記透過領域において、前記保護膜の表面に、前記スルーホールを通して前記薄膜トランジスタのソース電極と電気的に接続された透明導電膜からなる画素電極が形成されていることを特徴する液晶表示装置。
  11. 前記反射領域において、前記反射板を被って形成される第2容量絶縁膜を備えることを特徴とする請求項10に記載に液晶表示装置。
  12. 複数の画素が配置された画像表示領域の周辺の少なくとも一部に対向電圧共通信号線が配置され、前記容量電極は前記薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されるドレイン信号線を跨いで隣接する画素の容量電極と共通接続され、この共通接続された前記容量電極は前記対向電圧共通信号線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
  13. 前記基板は、ガラス、石英ガラス、プラスチックのうちいずれかで構成されていることを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
  14. 前記薄膜トランジスタは、ボトムゲート型、あるいはトップゲート型のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
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